Pro­jekte zu Sola­ren Brenn­stoffen auf Kurs

Am HZB-Institut für Solare Brennstoffe werden auch nanostrukturierte Metalloxide auf ihre Eignung als effiziente und preiswerte Katalysatoren für die künstliche Photosynthese untersucht. (Bild: HZB)

Am HZB-Institut für Solare Brennstoffe werden auch nanostrukturierte Metalloxide auf ihre Eignung als effiziente und preiswerte Katalysatoren für die künstliche Photosynthese untersucht. (Bild: HZB)

Die flüchtige Energie der Sonne umzuwandeln und zu speichern, zählt zu den großen Heraus­forde­rungen der Energie­wende. Über eine „künstliche Photo­synthese“ lässt sich Solarenergie zur Erzeugung von Wasserstoff nutzen, Forscherteams am HZB-Institut für Solare Brennstoffe arbeiten an neuen anorga­nischen Material­systemen, um kompakte, robuste und preiswerte Lösungen dafür zu entwickeln. Gemeinsam mit Partnern aus Universitäten haben sie vier Forschungs­vorhaben bei der Deutschen Forschungs­gemeinschaft DFG im Schwerpunkt­programm „Regenerativ produzierte Brennstoffe durch licht­induzierte Wasser­spaltung“ (SPP 1613) eingereicht. Alle vier Projekte werden nun durch die DFG gefördert.

„Insgesamt konnte nur die Hälfte der eingereichten Forschungsvorhaben bewilligt werden, in diesem harten Wettbewerb ist eine Erfolgs­quote von hundert Prozent wirklich bemerkens­wert”, sagt Professor Roel van de Krol, der das HZB-Institut für Solare Brennstoffe leitet. „Das bedeutet für uns, dass wir die Aktivi­täten unseres Instituts weiter verstärken und ausbauen können.“ Für die ersten drei Projekte hat die DFG die Weiter­führung für die nächsten drei Jahre bewilligt, das vierte Projekt ist ein neues Forschungs­vorhaben.

Am HZB-Institut für Solare Brennstoffe arbeiten die Forschungsgruppen daran, monolithische Material­systeme zu entwickeln,  bei denen halbleitende Absorber und Katalysatoren in einer Struktur integriert sind. Dabei untersuchen und optimieren sie die photo­nischen Anregungen, die Sonnen­licht in den Halbleiter­strukturen auslöst, genauso wie die Prozesse an den Katalysator­schichten, an denen sich Wasserstoff bildet.

Die Vision ist es, die Energie des Sonnenlichts in Form von chemischer Energie zu speichern, durch die Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Letzterer besitzt eine hohe gravi­metrische Energie­dichte, lässt sich gut speichern und kann bei Bedarf direkt in Brenn­stoff­zellen Strom erzeugen oder auch als Ausgangs­material für die Herstellung künstlicher Kohlen­wasser­stoff-Brenn­stoffe genutzt werden.

Die Forschungsvorhaben im Einzelnen: Development of catalysts, namely manganese oxides and molybdenum sulphides, for an implementation in a light-driven water-splitting device using a multi-junction solar cell. Partner: Prof. H. Dau (PI, FU-Berlin), Prof. P. Kurz (Uni Freiburg), Prof. S. Fiechter (HZB). High-throughput characterization of multinary transition metal oxide and oxynitride libraries. New materials for solar water splitting with improved properties. Partner: Prof. Wolfgang Schuhmann (PI, Ruhr-Universität Bochum), Prof. Alfred Ludwig (RUB), Prof. S. Fiechter (HZB). Novel thin film composites and co-catalysts for visible light-induced water splitting. Partner: M. Behrens (Uni Duisburg-Essen), A. Fischer (Uni Freiburg), M. Lerch (TU Berlin), T. Schedel-Niedrig (HZB). Development of optimum bandgap photoanodes for tandem water-splitting cells based on doped complex metal oxides and III-V semiconductors coupled to water oxidation electrocatalysts. Partner: R. Beranek (PI, Ruhr-Universität Bochum), A. Devi (RUB), R. Eichberger (HZB). (Quelle: HZB)

Link: Institut für Solare Brennstoffe (R. van de Krol), Bereich Erneuerbare Energien, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB)

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